(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが内部に区画形成されたハウジングと、前記シリンダボアに配設されたピストンと、前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換するための傾角可変の斜板要素を含む変換機構とを具備し、前記クランク室の圧力が変化させられることによって前記ピストンのストロークが調整されながら、前記吸入室から前記シリンダボアに吸入された冷媒を圧縮して前記吐出室に吐出する可変容量圧縮機のための容量制御弁において、
バルブハウジングと、
前記バルブハウジング内に配置され、前記吐出室の圧力が開弁方向にて作用する第１受圧面、及び、前記吐出室の圧力と対抗する閉弁方向にて前記吸入室の圧力が作用する第２受圧面を有する弁体と、
前記弁体に対し、前記閉弁方向にて電磁力を作用させるためのソレノイドと、
前記弁体に対し、前記クランク室の圧力が所定値から低くなるのにつれて大きくなる押圧力を開弁方向に発生させる感圧器とを備え、
前記弁体は相互に同軸に連結されたそれぞれ円柱形状の小径部と大径部とを含み、
前記小径部は、前記大径部とは反対側に前記第１受圧面を有し、
前記大径部は、前記小径部とは反対側に前記第２受圧面を有し且つ前記小径部よりも大径であり、
前記バルブハウジングは、
前記弁体を収容する弁室であって、前記弁体の大径部によって、前記小径部が配置され且つ前記クランク室に連通する流動領域と、前記吸入圧力領域に連通する感圧領域とに気密に仕切られた弁室と、
前記弁室の流動領域に開口して前記弁体の小径部の第１受圧面によって開閉される一端及び前記吐出室に連通する他端を有する弁孔と、
前記クランク室に連通し且つ前記感圧器を収容した感圧室と、
前記感圧室と前記弁孔の他端との間に設けられた挿通孔と
を有し、
前記弁孔及び挿通孔を貫通し、前記感圧器と前記弁体の小径部との間を前記クランク室の圧力に対応して断続的に連結する伝達部材と
を備える
ことを特徴とする可変容量圧縮機のための容量制御弁。
【請求項２】
前記弁体と前記感圧器とが前記伝達部材を介して連結されているときに、前記弁体には前記開弁方向に前記クランク室の圧力が前記第２受圧面の面積と前記第１受圧面の面積との差に相当する面積に作用し、且つ前記感圧器には前記閉弁方向に前記クランク室の圧力が前記感圧器の収縮方向に作用する領域の面積である有効面積に作用し、
前記開弁方向及び閉弁方向の前記クランク室の圧力が、前記弁体及び感圧器全体として相殺されるか若しくは前記弁体及び感圧器全体として前記閉弁方向に作用するように、前記感圧器において前記有効面積が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機のための容量制御弁。
【請求項３】
前記感圧器は、前記クランク室の圧力に応答して変位する変位部を有し、
前記伝達部材は前記弁体の小径部から一体に延びる伝達ロッドであり、
前記伝達ロッドの先端は、前記弁体と前記感圧器の変位部との距離が所定値以下であるときに前記感圧器の変位部に当接し、一方、前記弁体と前記感圧器の変位部との距離が所定値よりも大であるときに前記感圧器の変位部から離間する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の可変容量圧縮機のための容量制御弁。
【請求項４】
前記弁室の周壁は、前記弁体の大径部を摺動自在に支持し、
前記挿通孔の周壁は、前記伝達ロッドを摺動自在に支持している
ことを特徴とする請求項３に記載の可変容量圧縮機のための容量制御弁。
【請求項５】
前記弁体及び伝達ロッドが前記弁室の周壁及び挿通孔の周壁に対して傾斜した場合、前記弁体及び伝達ロッドは、前記弁室の周壁及び挿通孔の周壁に対して１箇所にてそれぞれ当接することを特徴とする請求項４に記載の可変容量圧縮機のための容量制御弁。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の可変容量圧縮機のための容量制御弁を具備したことを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項７】
空調システムの冷凍サイクルを構成すべく冷媒が循環する循環路に放熱器、膨張器及び蒸発器とともに介挿される可変容量圧縮機のための容量制御システムであって、
請求項１乃至５の何れか一項に記載の可変容量圧縮機のための容量制御弁と、
少なくとも１つ以上の外部情報を検知する外部情報検知手段と、
前記外部情報検知手段によって検知された前記外部情報に基づいて、前記吸入室の圧力の目標値としての目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段と、
前記吐出室の圧力を検知するための吐出圧力検知手段と、
前記吐出圧力検知手段により検知された前記吐出室の圧力及び前記目標吸入圧力設定手段により設定された目標吸入圧力に基づいて前記ソレノイドに供給される制御電流を調整する電流調整手段と
を備えることを特徴とする可変容量圧縮機のための容量制御システム。
【請求項８】
空調システムの冷凍サイクルを構成すべく冷媒が循環する循環路に放熱器、膨張器及び蒸発器とともに介挿される可変容量圧縮機のための容量制御システムであって、
請求項１乃至５の何れか一項に記載の可変容量圧縮機のための容量制御弁と、
少なくとも１つ以上の外部情報を検知する外部情報検知手段と、
前記外部情報検知手段によって検知された前記外部情報に基づいて、前記吸入室の圧力の目標値としての目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段と、
前記吐出室の圧力を検知するための吐出圧力検知手段と、
前記吐出圧力検知手段により検知された前記吐出室の圧力及び前記目標吸入圧力設定手段により設定された目標吸入圧力に基づいて前記ソレノイドに供給される制御電流を調整する電流調整手段と
を備え、
前記電流調整手段は、前記目標吸入圧力が所定圧力以上である場合は、前記吐出室の圧力と前記目標吸入圧力との圧力差を変数とする第１演算式に基づいて前記制御電流を調整し、一方、前記目標吸入圧力が所定圧力よりも低い場合は、前記第１演算式とは異なる、前記吐出室の圧力と前記目標吸入圧力とを変数とする第２演算式に基づいて前記制御電流を調整する
ことを特徴とする可変容量圧縮機のための容量制御システム。
【請求項９】
前記第１演算式は、前記弁体と前記感圧器の変位部とが切り離された状態での前記容量制御弁の動作を反映するよう決定され、
前記第２演算式は、前記弁体と前記感圧器の変位部とが連結された状態での前記容量制御弁の動作を反映するよう決定されている
ことを特徴とする請求項８に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変容量圧縮機のための容量制御弁、該容量制御弁を用いた可変容量圧縮機及び可変容量圧縮機のための容量制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両用空調システムに用いられる往復動型の可変容量圧縮機は、吐出室、クランク室、吸入室及びシリンダボアが内部に区画形成されたハウジングと、このハウジングのシリンダボアに配設されたピストンと、ハウジング内に回転可能に支持されてエンジンを動力源として回転する駆動軸と、この駆動軸の回転をピストンの往復運動に変換する変換機構を備えており、このピストンが駆動軸の回転力を得て往復運動することで、吸入室からシリンダボア内への作動流体の吸入が成されると共に、この吸入した作動流体の圧縮及び圧縮された作動流体の吐出室への吐出が成されるようになっている。
【０００３】
この往復動型の可変容量圧縮機において、ピストンのストローク長、即ち圧縮機の吐出容量は、クランク室の圧力（制御圧力）を変化させることで可変となっており、吐出容量を制御する容量制御弁は、吐出室とクランク室とを連通する給気通路に配置され、一方、クランク室と吸入室とを連通する抽気通路には絞りが配置されている。
吐出容量の制御には吸入室の圧力（吸入圧力）を制御対象とする吸入圧力制御があり、吸入圧力制御を実行するための容量制御弁には、ソレノイドとともに、吸入圧力を感知するための感圧器を内蔵するものがある（例えば特許文献１参照）。このような容量制御弁を用いた可変容量圧縮機の容量制御システムでは、吸入圧力の目標である目標吸入圧力がソレノイドの電磁力即ち通電量によって決定され、吸入圧力は、目標吸入圧力に近付くように感圧器によって機械的にフィードバック制御される。
【０００４】
より詳しくは、感圧器は、例えばベローズ若しくはダイアフラムを用いて構成される。ベローズを用いた感圧器の場合、真空又は大気圧に保たれたベローズの内側に圧縮コイルばねが配置され、ベローズの一端には、外側から吸入圧力が作用する。従って、感圧器のベローズは、吸入圧力の減少に伴い伸張しようとする。
容量制御弁の弁体は、ソレノイドの電磁力とともに、感圧器のベローズが伸張しようとして発生する押圧力が作用するよう配置されている。そして、吸入圧力がソレノイドの通電量に対応して定まる目標吸入圧力に収束するよう、ベローズが伸縮することにより容量制御弁の開度が変化する。
【特許文献１】特開平１１−１０７９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
吸入圧力を制御対象とする吸入圧力制御方式は、空調システムに適した吐出容量制御方法であり、現在最も広く利用されている。吸入圧力制御方式において吐出容量を減少させるときには、制御対象となる吸入圧力の目標値がより高い値に変更される。しかしながら、例えば、冷凍サイクルにかかる熱負荷が大きく、且つ、圧縮機の回転数が低い場合には、吸入圧力がすでに高くなっているため、十分に吐出容量を減少させられないことがある。更に、実際の吸入圧力が吸入圧力の制御範囲の上限を超えている場合には、吐出容量を全く制御不能となることもある。
【０００６】
このような問題は、ベローズを有する感圧器を内蔵した容量制御弁を用いた場合、吸入圧力の制御範囲の上限が低いことに起因している。具体的には、特許文献１の図２は、冷媒がＲ１３４ａのときの吸入室の圧力とソレノイドに供給される電流との関係を示し、吸入圧力の制御範囲の上限は、0.3〜0.4MPaの範囲にある。熱負荷が大きい場合でも吐出容量制御を可能とするためには、この上限を高くして吸入圧力の制御範囲を大幅に拡大する必要がある。
【０００７】
吸入圧力の制御範囲を拡大する手段としては、ソレノイドにより発生する電磁力を大きくすればよいが、制御範囲を大幅に拡大するにはソレノイドの大型化は避けられず、設計的に合理的な手段とはいえない。
制御範囲を拡大する別の手段として、ベローズを小型化し、吸入圧力を感知するベローズの感圧面積（有効面積）を小さくすることも考えられる。しかしながら、真空又は大気圧となっているベローズの内部には、コイルばねとともに、ベローズの伸縮量を規制するストッパを設ける必要があるため、ベローズの小型化には限界がある。
【０００８】
また、吸入圧力を感知するために、ベローズに代えてダイアフラムを感圧器に使用したとしても、ダイアフラムの感圧面積を小さくすると、その寿命を確保すべくダイアフラムの変位量、即ち弁ストロークも小さくしなければならない。このため、ダイアフラムを用いた感圧器の小型化にも限界がある。
更に、ベローズ及びダイアフラムの感圧面積を小さくした場合、感圧器に作用する荷重が減少するため、吸入圧力の変化に対する感圧器の感度が鈍くなり、吸入圧力制御の安定性が悪化するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述した事情に基づいてなされ、その目的とするところは、吸入圧力制御の安定性を損なうことなく、吸入圧力制御の制御範囲の拡大をもたらす容量制御弁を提供するとともに、該容量制御弁を用いた可変容量圧縮機、及び、該可変容量圧縮機の容量制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するべく、本発明によれば、吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが内部に区画形成されたハウジングと、前記シリンダボアに配設されたピストンと、前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換するための傾角可変の斜板要素を含む変換機構とを具備し、前記クランク室の圧力が変化させられることによって前記ピストンのストロークが調整されながら、前記吸入室から前記シリンダボアに吸入された冷媒を圧縮して前記吐出室に吐出する可変容量圧縮機のための容量制御弁において、バルブハウジングと、前記バルブハウジング内に配置され、前記吐出室の圧力が開弁方向にて作用する第１受圧面、及び、前記吐出室の圧力と対抗する閉弁方向にて前記吸入室の圧力が作用する第２受圧面を有する弁体と、前記弁体に対し、前記閉弁方向にて電磁力を作用させるためのソレノイドと、前記弁体に対し、前記クランク室の圧力が所定値から低くなるのにつれて大きくなる押圧力を開弁方向に発生させる感圧器とを備え、前記弁体は相互に同軸に連結されたそれぞれ円柱形状の小径部と大径部とを含み、前記小径部は、前記大径部とは反対側に前記第１受圧面を有し、前記大径部は、前記小径部とは反対側に前記第２受圧面を有し且つ前記小径部よりも大径であり、前記バルブハウジングは、前記弁体を収容する弁室であって、前記弁体の大径部によって、前記小径部が配置され且つ前記クランク室に連通する流動領域と、前記吸入圧力領域に連通する感圧領域とに気密に仕切られた弁室と、前記弁室の流動領域に開口して前記弁体の小径部の第１受圧面によって開閉される一端及び前記吐出室に連通する他端を有する弁孔と、前記クランク室に連通し且つ前記感圧器を収容した感圧室と、前記感圧室と前記弁孔の他端との間に設けられた挿通孔とを有し、前記弁孔及び挿通孔を貫通し、前記感圧器と前記弁体の小径部との間を前記クランク室の圧力に対応して断続的に連結する伝達部材とを備えることを特徴とする可変容量圧縮機のための容量制御弁が提供される（請求項１）。
【００１２】
好ましくは、前記弁体と前記感圧器とが前記伝達部材を介して連結されているときに、前記弁体には前記開弁方向に前記クランク室の圧力が前記第２受圧面の面積と前記第１受圧面の面積の差に相当する面積に作用し、且つ前記感圧器には前記閉弁方向に前記クランク室の圧力が前記感圧器の収縮方向に作用する領域の面積である有効面積に作用し、前記開弁方向及び閉弁方向の前記クランク室の圧力が、前記弁体及び感圧器全体として相殺されるか若しくは前記弁体及び感圧器全体として前記閉弁方向に作用するように、前記感圧器において前記有効面積が設定されている（請求項２）。
好ましくは、前記感圧器は、前記クランク室の圧力に応答して変位する変位部を有し、前記伝達部材は前記弁体の小径部から一体に延びる伝達ロッドであり、前記伝達ロッドの先端は、前記弁体と前記感圧器の変位部との距離が所定値以下であるときに前記感圧器の変位部に当接し、一方、前記弁体と前記感圧器の変位部との距離が所定値よりも大であるときに前記感圧器の変位部から離間する（請求項３）。
【００１３】
好ましくは、前記弁室の周壁は、前記弁体の大径部を摺動自在に支持し、前記挿通孔の周壁は、前記伝達ロッドを摺動自在に支持している（請求項４）。
好ましくは、前記弁体及び伝達ロッドが前記弁室の周壁及び挿通孔の周壁に対して傾斜した場合、前記弁体及び伝達ロッドは、前記弁室の周壁及び挿通孔の周壁に対して１箇所にてそれぞれ当接する（請求項５）。
【００１４】
また、本発明によれば、上記した目的を達成するため、請求項１乃至７の何れか一項に記載の可変容量圧縮機のための容量制御弁を具備したことを特徴とする可変容量圧縮機が提供される（請求項６）。
更に、本発明によれば、上記した目的を達成するため、空調システムの冷凍サイクルを構成すべく冷媒が循環する循環路に放熱器、膨張器及び蒸発器とともに介挿される可変容量圧縮機のための容量制御システムであって、請求項１乃至７の何れか一項に記載の可変容量圧縮機のための容量制御弁と、少なくとも１つ以上の外部情報を検知する外部情報検知手段と、前記外部情報検知手段によって検知された前記外部情報に基づいて、前記吸入室の圧力の目標値としての目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段と、前記吐出室の圧力を検知するための吐出圧力検知手段と、前記吐出圧力検知手段により検知された前記吐出室の圧力及び前記目標吸入圧力設定手段により設定された目標吸入圧力に基づいて前記ソレノイドに供給される制御電流を調整する電流調整手段とを備えることを特徴とする可変容量圧縮機のための容量制御システムが提供される（請求項７）。
【００１５】
また更に、本発明によれば、上記した目的を達成するため、空調システムの冷凍サイクルを構成すべく冷媒が循環する循環路に放熱器、膨張器及び蒸発器とともに介挿される可変容量圧縮機のための容量制御システムであって、請求項２乃至７の何れか一項に記載の可変容量圧縮機のための容量制御弁と、少なくとも１つ以上の外部情報を検知する外部情報検知手段と、前記外部情報検知手段によって検知された前記外部情報に基づいて、前記吸入室の圧力の目標値としての目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段と、前記吐出室の圧力を検知するための吐出圧力検知手段と、前記吐出圧力検知手段により検知された前記吐出室の圧力及び前記目標吸入圧力設定手段により設定された目標吸入圧力に基づいて前記ソレノイドに供給される制御電流を調整する電流調整手段とを備え、前記電流調整手段は、前記目標吸入圧力が所定圧力以上である場合は、前記吐出室の圧力と前記目標吸入圧力との圧力差を変数とする第１演算式に基づいて前記制御電流を調整し、一方、前記目標吸入圧力が所定圧力よりも低い場合は、前記第１演算式とは異なる、前記吐出室の圧力と前記目標吸入圧力とを変数とする第２演算式に基づいて前記制御電流を調整することを特徴とする可変容量圧縮機のための容量制御システムが提供される（請求項８）。
好ましくは、前記第１演算式は、前記弁体と前記感圧器の変位部とが切り離された状態での前記容量制御弁の動作を反映するよう決定され、前記第２演算式は、前記弁体と前記感圧器の変位部とが連結された状態での前記容量制御弁の動作を反映するよう決定されている（請求項９）。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の請求項１の可変容量圧縮機の容量制御弁では、吐出室の圧力（吐出圧力）に対し、吸入室の圧力（吸入圧力）及びソレノイドの電磁力が対抗するように弁体に作用する。かかる容量制御弁を用いた可変容量圧縮機のための容量制御システムの場合、吸入圧力の目標値である目標吸入圧力と吐出圧力とに基づいて、ソレノイドに供給される制御電流を調整することにより、目標吸入圧力の設定範囲、換言すれば、吸入圧力の制御範囲が拡大される。
【００１７】
一方、この容量制御弁では、弁体を相互に同軸に連結されたそれぞれ円柱形状の小径部と大径部とを含んで構成し、弁体の大径部に形成される第２受圧面の面積が小径部に形成される第１受圧面の面積よりも大きくなることにより、弁体に対して作用する吸入圧力に基づく荷重が増大する。このため、この容量制御弁を用いた容量制御システムにあっては、吸入圧力の変化に対する弁体の応答性が向上し、吸入圧力の制御安定性が向上する。
また、弁体は、クランク室の圧力（クランク圧力）が所定値から小さくなるのに連れて大きくなる押圧力が閉弁方向に発生させる感圧器を更に有する。この容量制御弁では、押圧力が弁体に作用するときとしないときとで弁体の動作特性を切り換えることができる。
また、この可変容量圧縮機の容量制御弁では、簡単な構成により、弁体の動作特性を確実に切り換えることができる。
【００１８】
請求項２の可変容量圧縮機の容量制御弁では、弁体及び感圧器に対して、開弁方向及び閉弁方向のクランク圧力が弁体及び感圧器全体として相殺されるように感圧器の有効面積を調整することにより、弁体の動作特性に与えるクランク圧力の影響が排除される。これにより、弁体の動作特性が吸入圧力、吐出圧力及び電磁力に基づいてほぼ決定され、吸入圧力制御の安定性が更に向上する。
【００１９】
また、閉弁方向にクランク圧力が弁体及び感圧器全体として作用するように感圧器の有効面積を調整することにより、弁体が開弁方向に過度に移動することが防止され、弁体の動作特性が安定する。これによっても、吸入圧力制御の安定性が更に向上する。
請求項３の可変容量圧縮機の容量制御弁では、伝達部材として伝達ロッドを用いることにより、簡単な構成にて、感圧器と弁体との間が断続される。
【００２０】
請求項４の可変容量圧縮機の容量制御弁では、弁体の軸線方向に相互に離間した第１挿通孔及び第２挿通孔によって弁体及び伝達ロッドをそれぞれ支持することにより、弁体が安定に支持される。
請求項５の可変容量圧縮機の容量制御弁では、弁体及び伝達ロッドが弁室の周壁及び挿通孔の周壁である第１挿通孔及び第２挿通孔に対して傾いたときに、弁体及び伝達ロッドと弁室の周壁及び挿通孔の周壁である第１挿通孔及び第２挿通孔とがそれぞれ１箇所で当接することにより、弁体及び伝達ロッドのかじりが防止され、弁体の円滑な移動が確保される。
【００２１】
請求項６の可変容量圧縮機によれば、当該可変容量圧縮機が上述した容量制御弁を具備することから、吸入圧力制御の安定性を損なうことなく、吸入圧力の制御範囲が拡大される。
請求項７の可変容量圧縮機のための容量制御システムでは、上述した容量制御弁を用いることにより、吸入圧力制御の安定性を損なうことなく、吸入圧力の制御範囲が拡大される。
【００２２】
請求項８の可変容量圧縮機のための容量制御システムでは、弁体と感圧器との間の断続に対応して、相互に異なる、吐出室の圧力と目標吸入圧力との圧力差を変数とする第１演算式、又は吐出室の圧力と目標吸入圧力とを変数とする第２演算式に基づいて制御電流が調整される。この結果として、この容量制御システムによれば、弁体と感圧器との間が断続的に連結されても、容量制御弁に適切な制御電流が供給され、吸入圧力を目標吸入圧力に確実に近付けられる。
【００２３】
請求項９の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、第１演算式が、弁体と感圧器とが切り離された状態での容量制御弁の動作を反映するよう決定され、第２演算式が、弁体と感圧器とが連結された状態での容量制御弁の動作を反映するよう決定されているため、容量制御弁に適切な制御電流が供給されて、吸入圧力を目標吸入圧力に確実に近付けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態に係る可変容量圧縮機のための容量制御システムＡについて説明する。
図１は、容量制御システムＡが適用された車両用空調システムの冷凍サイクル１０を示しており、冷凍サイクル１０は、作動流体としての冷媒が循環する循環路１２を備える。循環路１２には、冷媒の流動方向でみて、圧縮機１００、放熱器（凝縮器）１４、膨張器（膨張弁）１６及び蒸発器１８が順次介挿され、圧縮機１００が作動すると、圧縮機１００の吐出容量に応じて循環路１２を冷媒が循環する。すなわち、圧縮機１００は、冷媒の吸入工程、吸入した冷媒の圧縮工程及び圧縮した冷媒の吐出工程からなる一連のプロセスを行う。
【００２５】
蒸発器１８は、車両用空調システムの空気回路の一部も構成しており、蒸発器１８を通過する空気流は、蒸発器１８内の冷媒によって気化熱を奪われることで冷却される。
容量制御システムＡが適用される圧縮機１００は可変容量圧縮機であり、例えば斜板式のクラッチレス圧縮機である。圧縮機１００はシリンダーブロック１０１を備え、シリンダーブロック１０１には、複数のシリンダボア１０１ａが形成されている。シリンダーブロック１０１の一端にはフロントハウジング１０２が連結され、シリンダーブロック１０１の他端には、バルブプレート１０３を介してリアハウジング（シリンダヘッド）１０４が連結されている。
【００２６】
シリンダーブロック１０１及びフロントハウジング１０２はクランク室１０５を規定し、クランク室１０５内を縦断して駆動軸１０６が延びている。駆動軸１０６は、クランク室１０５内に配置された環状の斜板１０７を貫通し、斜板１０７は、駆動軸１０６に固定されたロータ１０８と連結部１０９を介してヒンジ結合されている。従って、斜板１０７は、駆動軸１０６に沿って移動しながら傾動可能である。
【００２７】
ロータ１０８と斜板１０７との間を延びる駆動軸１０６の部分には、斜板１０７を最小傾角に向けて付勢するコイルばね１１０が装着され、斜板１０７を挟んで反対側の部分、即ち斜板１０７とシリンダーブロック１０１との間を延びる駆動軸１０６の部分には、斜板１０７を最大傾角に向けて付勢するコイルばね１１１が装着されている。
駆動軸１０６は、フロントハウジング１０２の外側に突出したボス部１０２ａ内を貫通し、駆動軸１０６の外端には、動力伝達装置としてのプーリ１１２に連結されている。プーリ１１２は、ボール軸受１１３を介してボス部１０２ａによって回転自在に支持され、外部駆動源としてのエンジン１１４のプーリとの間にベルト１１５が架け回される。
【００２８】
ボス部１０２ａの内側には軸封装置１１６が配置され、フロントハウジング１０２の内部と外部とを遮断している。駆動軸１０６はラジアル方向及びスラスト方向にベアリング１１７，１１８，１１９，１２０によって回転自在に支持され、エンジン１１４からの動力がプーリ１１２に伝達され、プーリ１１２の回転と同期して回転可能である。
シリンダボア１０１ａ内にはピストン１３０が配置され、ピストン１３０には、クランク室１０５内に突出したテール部が一体に形成されている。テール部に形成された凹所１３０ａ内には一対のシュー１３２が配置され、シュー１３２は斜板１０７の外周部に対し挟み込むように摺接している。従って、シュー１３２を介して、ピストン１３０と斜板１０７とは互いに連動し、駆動軸１０６の回転によりピストン１３０がシリンダボア１０１ａ内を往復動する。
【００２９】
リアハウジング１０４には、吸入室１４０及び吐出室１４２が区画形成され、吸入室１４０は、バルブプレート１０３に設けられた吸入孔１０３ａを介してシリンダボア１０１ａと連通可能である。吐出室１４２は、バルブプレート１０３に設けられた吐出孔１０３ｂを介してシリンダボア１０１ａと連通している。なお、吸入孔１０３ａ及び吐出孔１０３ｂは、図示しない吸入弁及び吐出弁によってそれぞれ開閉される。
【００３０】
シリンダーブロック１０１の外側にはマフラ１５０が設けられ、マフラケーシング１５２は、シリンダーブロック１０１に一体に形成されたマフラベース１０１ｂに図示しないシール部材を介して接合されている。マフラケーシング１５２及びマフラベース１０１ｂはマフラ空間１５４を規定し、マフラ空間１５４は、リアハウジング１０４、バルブプレート１０３及びマフラベース１０１ｂを貫通する吐出通路１５６を介して吐出室１４２と連通している。
【００３１】
マフラケーシング１５２には吐出ポート１５２ａが形成され、マフラ空間１５４には、吐出通路１５６と吐出ポート１５２ａとの間を遮るように逆止弁２００が配置されている。具体的には、逆止弁２００は、吐出通路１５６側の圧力とマフラ空間１５４側の圧力との圧力差に応じて開閉し、圧力差が所定値より小さい場合閉作動し、圧力差が所定値より大きい場合開作動する。
【００３２】
したがって吐出室１４２は、吐出通路１５６、マフラ空間１５４及び吐出ポート１５２ａを介して循環路１２の往路部分と連通可能であり、マフラ空間１５４は逆止弁２００によって断続される。一方、吸入室１４０は、リアハウジング１０４に形成された吸入ポート１０４ａを介して循環路１２の復路部分と連通している。
リアハウジング１０４には、容量制御弁（電磁制御弁）３００が収容され、容量制御弁３００は給気通路１６０に介挿されている。給気通路１６０は、吐出室１４２とクランク室１０５との間を連通するようにリアハウジング１０４からバルブプレート１０３を経てシリンダーブロック１０１にまで亘っている。
【００３３】
一方、吸入室１４０は、クランク室１０５と抽気通路１６２を介して連通している。抽気通路１６２は、駆動軸１０６とベアリング１１９，１２０との隙間、空間１６４及びバルブプレート１０３に形成された固定オリフィス１０３ｃからなる。
また、吸入室１４０は、リアハウジング１０４に形成された感圧通路１６６を通じて、給気通路１６０とは独立して容量制御弁３００に接続されている。
【００３４】
より詳しくは、図２に示したように、容量制御弁３００は、弁ユニットと弁ユニットを開閉作動させる駆動ユニットとからなる。弁ユニットは、略円筒形状のバルブハウジング３０２を有し、バルブハウジング３０２の一端側には弁孔３０４が形成されている。
弁孔３０４は、バルブハウジング３０２の端壁を貫通している。弁孔３０４は、バルブハウジング３０２の外端面に開口した外端を有し、弁孔３０４の外端に給気通路１６０の上流側部分が接続される。従って、弁孔３０４は、入口ポートとしての機能も有し、給気通路１６０の上流側部分を介して吐出室１４２と連通する。
【００３５】
一方、弁孔３０４は、バルブハウジング３０２の軸線方向に延び、弁孔３０４の内端は、バルブハウジング３０２の内部に区画された円柱形状の第１の空間３０６に開口している。
第１の空間３０６には、弁孔３０４とは反対側にそれぞれ円柱形状の第２の空間３０８及び第３の空間３１０がこの順序で連なり、バルブハウジング３０２内には、弁孔３０４、第１の空間３０６、第２の空間３０８及び第３の空間３１０が直列且つ同軸上に形成されている。これら第１の空間３０６、第２の空間３０８及び第３の空間３１０は、バルブハウジング３０２の周壁の一部分によってそれぞれ囲まれているが、第１の空間３０６の直径よりも、第２の空間３０８の直径の方が大きく、第２の空間３０８の直径よりも第３の空間３１０の直径の方が大きい。なお、第３の空間３１０の空間は、バルブハウジング３０２の他端にて開口しており、換言すれば、駆動ユニットに向けて開口している。
【００３６】
第１の空間３０６、第２の空間３０８及び第３の空間３１０は、１つの弁室３１２を形成しており、弁室３１２内には、バルブハウジング３０２の軸線方向に往復動可能に弁体３１４が収容されている。
弁体３１４は、相互に同軸に連結されたそれぞれ円柱形状の小径部３１６及び大径部３１８を有し、小径部３１６は、第１の空間３０６及び第２の空間３０８内に配置されている。小径部３１６の外径は、弁孔３０４の内径よりも大きく、小径部３１６は、バルブハウジング３０２の内端面に当接することにより弁孔３０４の一端を閉塞可能である。従って、バルブハウジング３０２の内端面は弁座として機能する。
【００３７】
大径部３１８の外径は、小径部３１６の外径よりも大であり、且つ、第２の空間３０８の直径に略等しい。大径部３１８は、第３の空間３１０内に部分的に突出しているけれども、大径部３１８の少なくとも一部は、第２の空間３０８を囲むバルブハウジング３０２の周壁の領域に対して摺動自在に嵌合している。このため、大径部３１８の一部によって、弁室３１２の内部は、２つの領域に気密に仕切られている。
【００３８】
２つの領域のうち一方は、小径部３１６が配置され且つ弁孔３０４が開口した領域（流動領域３２０）である。流動領域３２０を区画するバルブハウジング３０２の周壁の部分には、出口ポート３２２が形成されており、出口ポート３２２には、給気通路１６０の下流側部分が接続されている。従って、弁室３１２の流動領域３２０は、出口ポート３２２及び給気通路１６０の下流側部分を通じて、クランク室１０５に連通している。
【００３９】
また、２つの領域のうち他方は、バルブハウジング３０２の他端にて開口した領域（感圧領域３２４）である。感圧領域３２４を区画するバルブハウジング３０２の周壁の部分には、感圧ポート３２６が形成されており、感圧ポート３２６には、感圧通路１６６が接続されている。従って、弁室３１２の感圧領域３２４は、感圧ポート３２６及び感圧通路１６６の下流側部分を通じて、吸入室１４０に連通している。
【００４０】
なお、第１の空間３０６と第２の空間３０８との境界には、環状の段差面が形成されており、この段差面と、弁体３１４の大径部３１８との間には、圧縮コイルばねからなる開放ばね３２８が配置されている。開放ばね３２８は、弁体３１４を開弁方向に付勢している。
駆動ユニットは略円筒形状のソレノイドハウジング３３０を有し、ソレノイドハウジング３３０はバルブハウジング３０２の他端に同軸的に連結されている。ソレノイドハウジング３３０の開口端には、環状のエンドキャップ３３２が嵌合され、ソレノイドハウジング３３０内には、樹脂材料で表面を固められたソレノイド３３６が収容されている。
【００４１】
またソレノイドハウジング３３０内には、同心上に略円筒形状の固定コア３３８が収容され、固定コア３３８は、バルブハウジング３０２からエンドキャップ３３２に向けてソレノイド３３６の中央まで延びている。固定コア３３８は、自身の中央を貫通する貫通孔３４０を有するけれども、弁室３１２の感圧領域３２４内に突出した固定コア３３８の突出部３４２において、貫通孔３４０の内径は縮小されている。
【００４２】
固定コア３３８のエンドキャップ３３２側には外側からスリーブ３４１が嵌合され、スリーブ３４１はエンドキャップ３３２側に閉塞端を有する。固定コア３３８とスリーブ３４１の閉塞端との間には、略円筒形状の可動コア３４３を収容する可動コア収容空間３４４が規定されている。
貫通孔３４０には、ソレノイドロッド３４６が挿通され、ソレノイドロッド３４６は固定コア３３８の突出部３４２によって摺動可能に支持されている。ソレノイドロッド３４６の一端は、突出部３４２よりも弁室３１２の感圧領域３２４内に突出し、弁体３１４の大径部３１８の端面に当接している。ソレノイドロッド３４６の他端は、可動コア収容空間３４４内に突出し、ソレノイドロッド３４６の他端部は、可動コア３４３の嵌合孔に嵌合され、ソレノイドロッド３４６と可動コア３４３とは一体化されている。
【００４３】
また、可動コア３４３と、スリーブ３４１の閉塞端との間には、スペーサ３４８が配置され、スペーサ３４８と可動コア３４３との間には、可動コア３４３を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね３５０が配置されている。ただし、可動コア３４３と固定コア３３８との間には所定の隙間が確保されている。
固定コア３３８の突出部３４２には、径方向孔３５２が形成され、径方向孔３５２及び貫通孔３４０を通じて、弁室３１２の感圧領域３２４と可動コア収容空間３４４とが連通している。従って、感圧領域３２４に面する弁体３１４の大径部３１８の端面には、感圧領域３２４に位置する大径部３１８の横断面積と等しい面積にて、吸入室１４０の圧力（以下、吸入圧力Ｐｓという）が作用する。
【００４４】
可動コア３４３、固定コア３３８、ソレノイドハウジング３３０及びエンドキャップ３３２は磁性材料で形成され、磁気回路を構成する。スリーブ３４１は非磁性材料のステンレス系材料で形成されている。
ソレノイド３３６には、圧縮機１００の外部に設けられた制御装置４００Ａが接続され、制御装置４００Ａから制御電流Ｉが供給されると、ソレノイド３３６は電磁力Ｆ（Ｉ）を発生する。ソレノイド３３６の電磁力Ｆ（Ｉ）は、可動コア３４３を固定コア３３８に向けて吸引し、ソレノイドロッド３３６を介し弁体３１４に対して閉弁方向に作用する。
【００４５】
容量制御弁３００にあっては、弁体３１４の小径部３１６が弁孔３０４を閉じた時に、小径部３１６の端面に対し、吐出室１４２の圧力（以下、吐出圧力Ｐｄという）が作用する。そして、このとき小径部３１６の端面において、吐出圧力Ｐｄが作用する領域のことを第１受圧面３５４と呼ぶこととすると、第１受圧面３５４の面積（以下、シール面積Ｓｖともいう）は、弁孔３０４の開口面積に等しい。
【００４６】
一方、弁体３１４の大径部３１８に対しては、大径部３１８の端面に対して、閉弁方向に吸入圧力Ｐｓが作用する。このとき、大径部３１８の端面における、吸入圧力Ｐｓが閉弁方向に作用する領域を第２受圧面３５６と呼ぶこととすると、第２受圧面３５６の面積（以下、感圧面積Ｓｒ１ともいう）は、大径部３１８の横断面積に実質的に等しい。
そして、容量制御弁３００にあっては、感圧面積Ｓｒ１は、シール面積Ｓｖよりも大に形成されている（Ｓｒ１＞Ｓｖ）。
【００４７】
この場合、弁体３１４に作用する力は、吐出圧力Ｐｄ、クランク室１０５の圧力（クランク圧力Ｐｃ）、吸入圧力Ｐｓ、ソレノイド３３６の電磁力Ｆ（Ｉ）、開放ばね３２８の付勢力ｆｓ１、及び、圧縮コイルばね３５０の付勢力ｆｓ２である。
これらの力の関係は、以下の式（１）で示され、Ｐｃ＝Ｐｓ＋αとして式（１）を変形すると式（２）となる。Ｐｃ＝Ｐｓ＋α、すなわち、クランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差αが略一定の範囲にあることは、経験的に知られている。
【００４８】
そして、式（２）において、Ｆ（Ｉ）＝Ａ・Ｉ（ただしＡは定数である。）とすると、式（３）及び式（４）が得られる。
式（３）及び式（４）から、吐出圧力Ｐｄ及び開放ばね３２８の付勢力ｆｓ１は開弁方向、これら以外の吸入圧力Ｐｓ、ソレノイド３３６の電磁力Ｆ（Ｉ）及び圧縮コイルばね３５０の付勢力ｆｓ２は、開弁方向とは対抗する閉弁方向に作用することがわかる。
【００４９】
そして、式（３）から、吐出圧力Ｐｄと、電磁力Ｆ（Ｉ）即ち制御電流Ｉが決まれば、吸入圧力Ｐｓが決まることがわかる。
【００５０】
【数１】
0005149580.tif 000002
【００５１】
このような関係に基づけば、図３に示したように、吸入圧力Ｐｓの目標値として目標吸入圧力Ｐｓｓを予め決定し、変動する吐出圧力Ｐｄの情報がわかれば、発生させるべき電磁力Ｆ（Ｉ）つまり制御電流Ｉを演算できる。そして、ソレノイド３３６に供給された制御電流Ｉをこの演算された制御電流Ｉに等しくなるよう調整すれば、吸入圧力Ｐｓが目標吸入圧力Ｐｓｓに近付くように弁体３１４が動作し、クランク圧力Ｐｃが調整される。すなわち、吸入圧力Ｐｓが目標吸入圧力Ｐｓｓに近付くように吐出容量が制御される。
【００５２】
このように吸入圧力Ｐｓを目標吸入圧力Ｐｓｓに近付けるような制御では、図３を参照すれば、吐出圧力Ｐｄの高低に応じて、目標吸入圧力Ｐｓｓの設定範囲、換言すれば吸入圧力Ｐｓの制御範囲を高低スライド可能である。すなわち、任意の吐出圧力Ｐｄ１のときの吸入圧力Ｐｓの制御範囲は、吐出圧力Ｐｄ１よりも低い吐出圧力Ｐｄ２のときの吸入圧力Ｐｓの制御範囲よりも高圧側にスライドさせられる。
【００５３】
また式（３）から、シール面積Ｓｖを小さく設定すれば、小さな電磁力Ｆ（Ｉ）で、任意の吐出圧力Ｐｄにおける目標吸入圧力Ｐｓｓの制御範囲を拡大可能であることがわかる。上記目標吸入圧力Ｐｓｓの制御範囲のスライドと、この制御範囲の拡大との相乗効果を発揮させれば、目標吸入圧力Ｐｓｓの制御範囲が大幅に拡大される。
なお、ソレノイド３３６への通電量を増加させると、吸入圧力Ｐｓを低下させることができる。一方、ソレノイド３３６への通電量をゼロとすれば、開放ばね３２８の付勢力ｆｓ１は、圧縮コイルばね３５０の付勢力ｆｓ２よりも大きいため、弁体３１４が弁孔３０４から離間して弁孔３０４が強制開放される。これにより吐出室１４２からクランク室１０５に冷媒が導入され、吐出容量は最小に維持される。
【００５４】
図４は、制御装置４００Ａを含む容量制御システムＡの概略構成を示したブロック図である。
容量制御システムＡは、１つ以上の外部情報を検知する外部情報検知手段を有し、外部情報検知手段は、蒸発器目標出口空気温度設定手段４０１及び蒸発器温度センサ４０２を有する。
【００５５】
蒸発器目標出口空気温度設定手段４０１は、車室内温度設定を含む種々の外部情報に基づいて、圧縮機１００の吐出容量制御の最終的な目標となる蒸発器１８の出口での空気温度Ｔｅの目標値（蒸発器目標出口空気温度）Ｔｅｓを設定し、そして、設定した蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓを外部情報の１つとして制御装置４００Ａに入力する。蒸発器目標出口空気温度設定手段４０１は、例えば、空調システム全体の動作を制御するエアコン用ＥＣＵの一部により構成することができる。
【００５６】
蒸発器温度センサ４０２は、空気回路における蒸発器１８の出口に設置され、蒸発器１８を通過した直後の空気温度Ｔｅを検知する（図１参照）。検知された空気温度Ｔｅは、外部情報の１つとして制御装置４００Ａに入力される。
更に、外部情報検知手段は吐出圧力検知手段を含み、吐出圧力検知手段は、その一部を構成する圧力センサ４０３を有する。吐出圧力検知手段は、弁体３１４に作用する吐出圧力Ｐｄを検知するための手段である。圧力センサ４０３は、放熱器１４の入口側に装着され、当該部位における冷媒の圧力（以下、検知圧力Ｐｈという）を検知し、制御装置４００Ａに入力する（図１参照）。
【００５７】
なお、吐出圧力Ｐｄ及び検知圧力Ｐｈは、冷凍サイクル１０の吐出圧力領域の圧力という一般的な意味においては、いずれも吐出圧力である。冷凍サイクル１０の吐出圧力領域とは、吐出室１４２から放熱器１４の入口までの領域をさす。
これに対し、冷凍サイクル１０の吸入圧力領域とは、蒸発器１８の出口から吸入室１４０に亘る領域をさす。また、吐出圧力領域には、圧縮工程にあるシリンダボア１０１ａも含まれ、吸入圧力領域には、吸入工程にあるシリンダボア１０１ａも含まれる。
【００５８】
制御装置４００Ａは、例えば、独立したＥＣＵ（電子制御ユニット）によって構成されるが、エアコン用ＥＣＵ又はエンジン１１４の動作を制御するエンジン用ＥＣＵに含ませてもよい。また、蒸発器目標出口空気温度設定手段４０１を制御装置４００Ａに含ませてもよい。
制御装置４００Ａは、目標吸入圧力設定手段４１０、圧力補正手段４１１、制御信号演算手段４１２及びソレノイド駆動手段４１３を有する。
【００５９】
目標吸入圧力設定手段４１０は、蒸発器温度センサ４０２によって実際に検知された蒸発器出口空気温度Ｔｅと、蒸発器目標出口空気温度設定手段４０１によって設定された蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓとの偏差ΔＴに基づいて、制御目標となる吸入圧力Ｐｓの目標値である目標吸入圧力Ｐｓｓを設定する。
つまり、目標吸入圧力設定手段４１０にとって、蒸発器温度センサ４０２及び蒸発器目標出口空気温度設定手段４０１は、外部情報としての蒸発器出口空気温度Ｔｅ及びその目標値である蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓをそれぞれ提供する外部情報検知手段である。
【００６０】
そして、目標吸入圧力設定手段４１０は、設定した目標吸入圧力Ｐｓｓを制御信号演算手段４１２に入力する。
圧力補正手段４１１は、圧力センサ４０３とともに吐出圧力検知手段を構成しており、圧力センサ４０３によって検知された検知圧力Ｐｈを補正することにより、吐出圧力Ｐｄを演算により求める。そして、圧力補正手段４１１は、演算した吐出圧力Ｐｄを制御信号演算手段４１２に入力する。
【００６１】
このように検知圧力Ｐｈを補正するのは、吐出室１４２と放熱器１４の入口との間では、同じ吐出圧力領域であっても、特に熱負荷が大きいときには、冷媒の圧力に差が生じるためである。吐出圧力Ｐｄは、検知圧力Ｐｈを変数とする関数ｆ（Ｐｈ）によって演算することができる。関数ｆ（Ｐｈ）は予め求めておくことができる。
従って、圧力センサ４０３の設置位置は、放熱器１４の入口側に限定されず、冷凍サイクル１０の高圧領域のいずれかの部位に設置してもよい。この場合も、圧力センサ４０３によって検知された圧力を補正することにより、圧力補正手段４１１が吐出圧力Ｐｄを演算により求める。
【００６２】
なお、冷凍サイクル１０の高圧領域とは、冷凍サイクル１０の吐出圧力領域に、更に膨張器１６の入口までの領域を加えた領域である。
制御信号演算手段４１２は、目標吸入圧力設定手段４１０によって設定された目標吸入圧力Ｐｓｓと、吐出圧力検知手段によって検知された吐出圧力Ｐｄとから所定の演算式により、ソレノイド３３６に供給されるべき制御電流Ｉを演算する。
【００６３】
制御信号演算手段４１２は、演算された制御電流Ｉが、予め定められた下限値Ｉｍｉｎよりも小さいときには、演算された制御電流Ｉを下限値Ｉｍｉｎで置き換える。また、制御信号演算手段４１２は、演算された制御電流Ｉが可変の上限値Ｉｍａｘよりも大きいときには、演算された制御電流Ｉを可変上限値Ｉｍａｘで置き換える。これらの場合を除き、制御信号演算手段４１２は、演算された制御電流Ｉをそのまま制御電流Ｉとして設定する。
【００６４】
そして、制御信号演算手段４１２は、設定された制御電流Ｉを吐出容量制御信号としてソレノイド駆動手段４１３に入力する。
ソレノイド駆動手段４１３は、吐出容量制御信号に基づき、制御信号演算手段４１２で設定された制御電流Ｉに等しくなるよう、ソレノイド３３６に制御電流Ｉを供給し、容量制御弁３００を駆動する。つまり、制御信号演算手段４１２及びソレノイド駆動手段４１３は、吐出圧力検知手段によって検知された吐出圧力Ｐｄ及び目標吸入圧力設定手段４１０によって設定された目標吸入圧力Ｐｓｓに基づいて、容量制御弁３００のソレノイド３３６に供給される制御電流Ｉ若しくは当該制御電流Ｉに関連するパラメータを調整する制御電流調整手段を構成する。
【００６５】
図５は、ソレノイド駆動手段４１３の構成を示す。
ソレノイド駆動手段４１３は、スイッチング素子４２０を有し、スイッチング素子４２０は、電源４５０とアースとの間を延びる電源ラインに、容量制御弁３００のソレノイド３３６と直列に介挿されている。スイッチング素子４２０は、電源ラインを断続可能であり、スイッチング素子４２０の動作によって、所定の駆動周波数(例えば４００〜５００Ｈｚ)のＰＷＭ（パルス幅変調）にてソレノイド３３６に制御電流Ｉが供給される。
【００６６】
なお、フライホイール回路を形成すべく、ソレノイド３３６と並列にダイオード４２１が接続される。
スイッチング素子４２０には、制御信号発生手段４２２から所定の駆動信号が入力され、この信号に対応して、ＰＷＭにおけるデューティ比が変更される。
また、電源ラインには、電流センサ４２３が介挿され、電流センサ４２３は、ソレノイド３３６を流れる制御電流Ｉを検知する。電流センサ４２３については、制御電流Ｉを検知することができればその設置箇所は特に限定されず、制御電流Ｉに相当する物理量を検知可能であれば電流計に限られず、電圧計であってもよい。
【００６７】
電流センサ４２３は、制御電流比較判定手段４２４に検知した制御電流Ｉを入力し、制御電流比較判定手段４２４は、制御信号演算手段４１２によって設定された制御電流Ｉと、電流センサ４２３によって検知された制御電流Ｉとを比較する。そして、制御電流比較判定手段４２４は、比較結果に基づいて、検知された制御電流Ｉが制御電流Ｉに近付くように、制御信号発生手段４２２が発生する駆動信号を変更する。
【００６８】
すなわち、ソレノイド駆動手段４１３は、所定の駆動周波数(例えば４００〜５００Ｈｚ)のＰＷＭ（パルス幅変調）にてデューティ比を変更することで、ソレノイド３３６に供給される制御電流Ｉを調整する。そして、ソレノイド駆動手段４１３は、ソレノイド３３６に流れる制御電流Ｉを検知して、検知した制御電流Ｉが制御信号演算手段４１２で演算された制御電流Ｉに近付くようにフィードバック制御する。
【００６９】
なお、ソレノイド駆動手段４１３がデューティ比で制御電流Ｉを調整する場合、制御信号演算手段４１２は、制御電流Ｉと関連を有するパラメータとしてデューティ比を演算してもよく、この場合、制御信号演算手段４１２によって生成される吐出容量制御信号は、ソレノイド駆動手段４１３に所定のデューティ比で制御電流Ｉを供給させるための信号である。
【００７０】
つまり、吐出容量制御信号は、制御電流Ｉに対応する信号であってもよいし、制御電流Ｉと関連のあるデューティ比等のパラメータに対応する信号であってもよい。
以下、上述した容量制御システムＡの動作（使用方法）を説明する。
図６は制御装置４００Ａが実行するメインルーチンを示したフローチャートである。メインルーチンは、例えば車両のエンジンキーがオン状態になると起動され、オフ状態になると停止される。
【００７１】
このメインルーチンでは、起動すると先ず、初期条件が設定される（Ｓ１０）。具体的には、フラグＦ１，Ｆ２がゼロに、制御電流の可変上限値Ｉｍａｘが初期値Ｉｍａｘｉに、目標吸入圧力Ｐｓｓが初期値Ｐｓｓ０に設定される。初期値Ｐｓｓ０は、例えば、外気温度Ｔａｍｂに応じて次式により設定される。
Pss0=K1・Tamb＋K2    （K1,K2は定数）
また、Ｓ１０では、制御電流Ｉが、圧縮機１００の吐出容量が最小容量となるＩ０に設定される。Ｉ０はゼロであってもよい。
【００７２】
次に、車両用空調システムのエアコンスイッチ（Ａ／Ｃ）がオンであるか否かが判定される（Ｓ１１）。即ち、乗員が、車室の冷房又は除湿を要求しているか否かが判定される。エアコンスイッチがオンの場合（Ｙｅｓの場合）、圧力補正手段４１１は、圧力センサ４０３によって検知された検知圧力Ｐｈを読み込み（Ｓ１２）、吐出圧力Ｐｄを演算する（Ｓ１３）。
【００７３】
演算された吐出圧力Ｐｄは、予め設定された上限圧力ＰｄＨよりも小さいか否か比較判定される（Ｓ１４）。
Ｓ１４の判定結果がＹｅｓの場合、フラグＦ１が０であるか否かが判定される（Ｓ１５）。初期条件ではＦ１＝０であるので、Ｓ１５の判定結果はＹｅｓとなる。従って、吸入圧力制御ルーチンＳ１６が実行された後、Ｓ１１が再び実行される。
【００７４】
Ｓ１４の判定結果がＮｏの場合、フラグＦ１が１に設定され（Ｓ１７）、制御電流上限値減少ルーチンＳ１８を経て、吸入圧力制御ルーチンＳ１６が実行される。
フラグＦ１が１に設定されている間は、Ｓ１５の判定結果がＮｏになり、制御電流上限値増大ルーチンＳ１９を経て、吸入圧力制御ルーチンＳ１６が実行される。なお、フラグＦ１を０に設定するステップは、制御電流上限値増大ルーチンＳ１９に含まれている。
【００７５】
エアコンスイッチがオフにされＳ１１の判定結果がＮｏになると、Ｓ１０が実行され、フラグＦ１，Ｆ２、可変上限値Ｉｍａｘ、目標吸入圧力Ｐｓｓ及び制御電流Ｉが初期値にそれぞれリセットされる。
かくして上述したメインルーチンでは、吸入圧力制御を実行している間、吐出圧力Ｐｄが上限圧力ＰｄＨを超えないようにソレノイド３３６に供給される制御電流Ｉの可変上限値Ｉｍａｘが制限される。そして、可変上限値Ｉｍａｘが制限された後は、吐出圧力Ｐｄが上限圧力ＰｄＨを超えないように、ソレノイド３３６に供給される制御電流Ｉの可変上限値Ｉｍａｘが増大される。
【００７６】
図７は、図６中の吸入圧力制御ルーチンＳ１６の詳細を示すフローチャートである。
吸入圧力制御ルーチンＳ１６では、まず、フラグＦ２が０であるか否かが判定される（Ｓ１００）。初期条件ではフラグＦ２は０であるので判定結果はＹｅｓとなり、タイマがスタートさせられて経過時間ｔの計測が開始され（Ｓ１０１）、フラグＦ２が１に設定される（Ｓ１０２）。
【００７７】
それから、目標吸入圧力設定ルーチンＳ１０３で制御目標となる目標吸入圧力Ｐｓｓが設定された後、設定された目標吸入圧力ＰｓｓとメインルーチンのＳ１３で読み込まれた吐出圧力Ｐｄから、所定の演算式に基づいて制御電流Ｉが演算される（Ｓ１０４）。なお、Ｓ１０４で用いられる演算式は、前述した式（４）に相当する。
Ｓ１０４で演算された制御電流Ｉは、予め設定された下限値Ｉｍｉｎ以上であるか否か比較判定される（Ｓ１０５）。Ｓ１０５の判定の結果、演算された制御電流Ｉが下限値Ｉｍｉｎよりも小さい場合（Ｎｏの場合）、下限値Ｉｍｉｎが制御電流Ｉとして読み込まれ（Ｓ１０６）、制御電流Ｉが出力される（Ｓ１０７）。
【００７８】
一方、Ｓ１０５の判定の結果、演算された制御電流Ｉが下限値Ｉｍｉｎ以上であれば（Ｙｅｓの場合）、演算された制御電流Ｉは、予め設定された可変上限値Ｉｍａｘ以下であるか否か比較判定される（Ｓ１０８）。Ｓ１０８の判定の結果、制御電流Ｉが可変上限値Ｉｍａｘを超えていれば（Ｎｏの場合）、可変上限値Ｉｍａｘが制御電流Ｉとして読み込まれ（Ｓ１０９）、制御電流Ｉが出力される（Ｓ１０７）。
【００７９】
すなわち、Ｓ１０７では、演算された制御電流ＩがＩｍｉｎ≦Ｉ≦Ｉｍａｘの関係を満たしていれば、Ｓ１０４にて演算された制御電流Ｉがそのまま出力され、それ以外の場合には、下限値Ｉｍｉｎ若しくは可変上限値Ｉｍａｘが制御電流Ｉとして出力される。
２回目の吸入圧力制御ルーチンＳ１６では、前回のＳ１０２でフラグＦ２が１に設定されたためＳ１００の判定結果がＮｏとなり、タイマにより計測された経過時間ｔが所定時間ｔ１に到達したか否かが判定される（Ｓ１１０）。Ｓ１１０の判定の結果、タイマのスタートから所定時間ｔ１経過していなければ（Ｙｅｓの場合）、制御電流演算ステップＳ１０４等を経て、プログラムはメインルーチンに戻る。
【００８０】
一方、タイマの経過時間ｔが所定時間ｔ１を超えると、Ｓ１１０の判定結果がＮｏとなり、タイマがリセットされ（Ｓ１１１）、フラグＦ２が０に設定される（Ｓ１１２）。この後、制御電流演算ステップＳ１０４等を経て、プログラムはメインルーチンに戻るけれども、次に吸入圧力制御ルーチンＳ１６が実行されるときには、Ｓ１００の判定結果がＹｅｓとなるので、目標吸入圧力設定ルーチンＳ１０３が実行される。
【００８１】
つまり、目標吸入圧力設定ルーチンＳ１０３は所定時間ｔ１毎に実行され、それによって目標吸入圧力Ｐｓｓは所定時間ｔ１毎に更新される。更新時間としての所定時間ｔ１は、例えば５秒に設定される。そして制御装置４００Ａでは、メインルーチンのＳ１３で常時読込まれる吐出圧力Ｐｄと、所定時間ｔ１ごとに更新される目標吸入圧力Ｐｓｓとに基づいて、吸入圧力Ｐｓが目標吸入圧力Ｐｓｓに近付くように制御電流Ｉが演算される。換言すれば、目標吸入圧力Ｐｓｓが変更されなくても、吐出圧力Ｐｄが変化すれば制御電流Ｉが変更され、これにより吸入圧力Ｐｓが目標吸入圧力Ｐｓｓに近付くように吐出容量が制御される。
【００８２】
図８は、図７中の目標吸入圧力設定ルーチンＳ１０３の詳細を示すフローチャートである。
目標吸入圧力設定ルーチンＳ１０３では、まず圧縮機１００の吐出容量制御の目標となる蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓが設定され読み込まれる（Ｓ２００）。次に、蒸発器温度センサ４０２によって検知された蒸発器出口空気温度Ｔｅが読み込まれ（Ｓ２０１）、蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓと、実際の蒸発器出口空気温度Ｔｅとの偏差ΔＴが演算される（Ｓ２０２）。そして、演算された偏差ΔＴに基づいて、例えばＰＩ制御のための所定の演算式により目標吸入圧力Ｐｓｓが演算される（Ｓ２０３）。
【００８３】
なお、Ｓ２０３の演算式中、左側に目標吸入圧力Ｐｓｓが含まれているが、目標吸入圧力Ｐｓｓの初期値はＰｓｓ０である。
また、目標吸入圧力設定ルーチンＳ１０３を１回実行するごとに、Ｓ２０２で偏差ΔＴが演算され、Ｓ２０３の演算式中の偏差ΔＴの添字ｎは、偏差ΔＴが今回のＳ２０２で演算されたものであることを示す。同様に添字ｎ−１は、偏差ΔＴが前回のＳ２０２で演算されたものであることを示す。
【００８４】
この後、演算された目標吸入圧力Ｐｓｓは、予め設定された目標吸入圧力Ｐｓｓの下限値ＰｓＬ以下であるか否か比較判定される（Ｓ２０４）。Ｓ２０４の判定結果がＹｅｓであれば、下限値ＰｓＬが目標吸入圧力Ｐｓｓとして読み込まれてから（Ｓ２０５）、プログラムは、吸入圧力制御ルーチンＳ１６に戻り、Ｓ１０４が実行される。このときのＳ１０４では、目標吸入圧力Ｐｓｓとしての下限値ＰｓＬと吐出圧力Ｐｄとに基づいて制御電流Ｉが演算される。
【００８５】
一方、Ｓ２０４の判定結果がＮｏの場合、Ｓ２０３で演算された目標吸入圧力Ｐｓｓが維持されたまま、Ｓ１０４が実行される。このときのＳ１０４では、Ｓ２０３で演算された目標吸入圧力Ｐｓｓと吐出圧力Ｐｄとに基づいて制御電流Ｉが演算される。
このように、目標吸入圧力設定ルーチンＳ１０３によれば、蒸発器目標出口空気温度設定手段４０１で設定された蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓと、蒸発器温度センサ４０２によって検知された蒸発器出口空気温度Ｔｅとの偏差ΔＴに基づいて、目標吸入圧力Ｐｓｓが設定される。従って、目標吸入圧力設定ルーチンＳ１０３によれば、蒸発器出口空気温度Ｔｅが蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓに近付くように吐出容量が制御される。この結果として、車室内が所定の空調状態に維持され、車室の快適性が確保される。なお、蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓは、空調の設定や熱負荷条件等によって変更される。
【００８６】
図９は、図６中の制御電流上限値減少ルーチンＳ１８の詳細を示すフローチャートである。
制御電流上限値減少ルーチンＳ１８では、まず、現在設定されている制御電流Ｉが読み込まれる（Ｓ２３０）。それから、読み込まれた制御電流Ｉから所定値ΔＩ１を減算することにより、変更値Ｉａ１が演算される（Ｓ２３１）。
【００８７】
演算された変更値Ｉａ１は、予め設定された制御電流Ｉの下限値Ｉｍｉｎよりも大きいか否か比較判定される（Ｓ２３２）。Ｓ２３２の判定結果がＹｅｓの場合、つまり演算された変更値Ｉａ１が下限値Ｉｍｉｎよりも大きい場合、現在の可変上限値Ｉｍａｘが、変更値Ｉａ１に書き換えられて更新され（Ｓ２３３）、それから吸入圧力制御ルーチンＳ１６が実行される。
【００８８】
Ｓ２３２の判定結果がＮｏの場合、制御電流Ｉとして０が読み込まれてから（Ｓ２３４）、制御電流Ｉが出力される（Ｓ２３５）。つまり、Ｓ２３１で演算された変更値Ｉａ１が下限値Ｉｍｉｎ以下の場合、ソレノイド３３６に供給される制御電流Ｉがゼロになる。そして、Ｓ２３５の後、メインルーチン、つまり吐出容量制御が停止される（Ｓ２３６）。
【００８９】
上述した制御電流上限値減少ルーチンＳ１８によれば、メインルーチンのＳ１４で吐出圧力Ｐｄが上限圧力ＰｄＨ以上であると判定された場合、現在の制御電流Ｉを低減させることにより変更値Ｉａ１を演算し、制御電流Ｉの可変上限値Ｉｍａｘを変更値Ｉａ１に更新するため、吐出圧力Ｐｄが上限圧力ＰｄＨ以上にならないよう吐出容量が減少される。
一方、変更値Ｉａ１が下限値Ｉｍｉｎ以下となった場合は、車両、空調システム又は圧縮機１００に何らかの異常が発生したものとして、圧縮機１００が停止される。
【００９０】
図１０は、図６中の制御電流上限値増大ルーチンＳ１９の詳細を示すフローチャートである。
制御電流上限値増大ルーチンＳ１９では、まず、現在設定されている制御電流Ｉが読み込まれる（Ｓ２５０）。それから、読み込まれた制御電流Ｉに所定値ΔＩ１を加算することにより、変更値Ｉａ２が演算される（Ｓ２５１）。
【００９１】
演算された変更値Ｉａ２は、可変上限値Ｉｍａｘの初期値Ｉｍａｘｉ以上であるか否か比較判定される（Ｓ２５２）。Ｓ２５２の判定結果がＹｅｓの場合、つまり演算された変更値Ｉａ２が初期値Ｉｍａｘｉ以上である場合、現在の可変上限値Ｉｍａｘが、初期値Ｉｍａｘｉに書き換えられて更新されるとともに（Ｓ２５３）、フラグＦ１が０に設定され（Ｓ２５４）、それから、吸入圧力制御ルーチンＳ１６が実行される。
【００９２】
Ｓ２５２の判定結果がＮｏの場合には、現在の可変上限値Ｉｍａｘが、演算された変更値Ｉａ２に書き換えられて更新されてから（Ｓ２５５）、吸入圧力制御ルーチンＳ１６が実行される。
つまり、吐出圧力Ｐｄが上限圧力ＰｄＨ以上に一度なると、メインルーチンのＳ１７で状態値としてのフラグＦ１が１に設定され、その後吐出圧力Ｐｄが上限圧力ＰｄＨより低下した場合、Ｓ１５により当該制御電流上限値増大ルーチンＳ１９が実行される。制御電流上限値増大ルーチンＳ１９では、現在の制御電流Ｉを増加させることにより変更値Ｉａ２を演算し、制御電流Ｉの可変上限値Ｉｍａｘを変更値Ｉａ２に更新し、更新は、可変上限値Ｉｍａｘがその初期値Ｉｍａｘｉ以上になるまで継続される。これにより、吐出圧力Ｐｄが上限圧力ＰｄＨ以上にならない程度で可変上限値Ｉｍａｘが増加され、これにより本来の空調制御に使用可能な制御電流Ｉの範囲が拡大される。
【００９３】
上述した可変容量圧縮機１００のための容量制御弁３００では、吐出圧力Ｐｄに対し、吸入圧力Ｐｓ及びソレノイド３３６の電磁力Ｆ（Ｉ）が対抗するように弁体３１４に作用する。かかる容量制御弁３００を用いた可変容量圧縮機１００のための容量制御システムＡの場合、吸入圧力Ｐｓの目標値である目標吸入圧力Ｐｓｓと吐出圧力Ｐｄとに基づいて、ソレノイド３３６に供給される制御電流Ｉを調整することにより、目標吸入圧力Ｐｓｓの設定範囲、換言すれば、吸入圧力Ｐｓの制御範囲が拡大される。
【００９４】
一方、この容量制御弁３００では、弁体３１４の第２受圧面３５６の面積（感圧面積Ｓｒ１）を第１受圧面３５４の面積（シール面積Ｓｖ）よりも大きくすることにより、弁体３１４に対して作用する吸入圧力Ｐｓに基づく荷重が増大する。このため、この容量制御弁３００を用いた容量制御システムＡにあっては、吸入圧力Ｐｓの変化に対する弁体３１４の応答性が向上し、吸入圧力Ｐｓの制御安定性が向上する。
【００９５】
換言すれば、上述した可変容量圧縮機１００によれば、当該可変容量圧縮機１００が上述した容量制御弁３００を具備することから、吸入圧力制御の安定性を損なうことなく、吸入圧力Ｐｓの制御範囲が拡大される。また、可変容量圧縮機１００のための容量制御システムＡでは、上述した容量制御弁３００を用いることにより、吸入圧力制御の安定性を損なうことなく、吸入圧力Ｐｓの制御範囲が拡大される。
【００９６】
以下、本発明の第２実施形態に係る可変容量圧縮機のための容量制御システムＢについて説明する。図１を参照すると、容量制御システムＢは、容量制御弁３００に代えて、容量制御弁５００を有する。図１１は、容量制御弁５００の構成を示しているが、容量制御弁５００において、容量制御弁３００と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００９７】
容量制御弁５００では、バルブハウジング３０２が、弁孔３０４が形成された一端側に、感圧室５０２を更に形成する部分を有する。弁孔３０４と感圧室５０２との間は、バルブハウジング３０２の区画壁によって区画され、バルブハウジング３０２の周壁には、弁孔３０４の他端に連通するように、入口ポート５０４が設けられている。入口ポート５０４には給気通路１６０の上流側部分が接続され、入口ポート５０４及び給気通路１６０の上流側部分を通じて、弁孔３０４は吐出室１４２と連通する。
【００９８】
一方、感圧室５０２は、バルブハウジング３０２に形成された内部流路５０５を通じて出口ポート３２２と連通し、このため、感圧室５０２内の圧力は、クランク圧力Ｐｃと等しくなる。
感圧室５０２の内部には、感圧器５０６が収容されている。感圧器５０６は、円板形状のベース５０８を有し、ベース５０８は、バルブハウジング３０２の周壁の開口端に対して圧入され、これにより気密に嵌合される。ベース５０８の内面の中央からは、円柱形状のストッパ５１０が一体に突出し、ストッパ５１０には、圧縮コイルばね５１２の一端側に嵌められている。
【００９９】
また、ベース５０８の内面上には、ベローズ５１４の一端が気密に固定され、ベローズ５１４は、ストッパ５１０及び圧縮コイルばね５１２を囲んでいる。圧縮コイルばね５１２及びベローズ５１４は、バルブハウジング３０２の軸線方向、則ち、開弁方向又は閉弁方向に伸縮可能である。
ベローズ５１４の他端にはキャップ５１６が配置され、キャップ５１６は、円筒部と、円筒部の一端に連なるフランジ部と、円筒部の他端を閉塞する端壁部５１７とからなる。キャップ５１６のフランジ部は、ベローズ５１４に気密に固定されて感圧器５０６の端面を形成し、一方、キャップ５１６の円筒部及び端壁部５１７は、感圧器５０６の端面からストッパ５１０に向けて凹んだ凹部を形成している。
【０１００】
感圧器５０６の内部は真空（減圧状態）にされ、感圧器５０６は、周囲の圧力、即ち感圧室５０２の圧力に応じて伸縮する。感圧器５０６の伸縮に伴い、キャップ５１６は、弁体３１４に対し接離するように開弁方向又は閉弁方向に変位する。ただし、感圧器５０６の伸縮量には限界があり、キャップ５１６の端壁部５１７がストッパ５１０に当接することにより、感圧器５０６の収縮は制限される。
【０１０１】
弁孔３０４と感圧室５０２との間を区画する区画壁には、弁孔３０４の他端と感圧室５０２との間を延びる挿通孔５１８が形成され、挿通孔５１８には、伝達ロッド５２０が摺動自在に挿通されている。なお、弁孔３０４と感圧室５０２との間の気密性は、伝達ロッド５２０と挿通孔５１８との間の隙間を十分に小さくすることによって確保されている。
伝達ロッド５２０は、弁体３１４の小径部３１６の端面から同軸且つ一体に延び、伝達ロッド５２０の外径は、小径部３１６の外径及び弁孔３０４の内径よりも小さい。伝達ロッド５２０の先端は、感圧室５０２内に突出し、感圧器５０６のキャップ５１６の凹部内に到達している。
【０１０２】
キャップ５１６の端壁部５１７は、感圧器５０６の伸縮量に対応して、伝達ロッド５２０の先端に対して接離可能である。図１２は、感圧器５０６が収縮して、伝達ロッド５２０の先端がキャップ５１６の端壁部５１７から離間した状態を示しており、この状態では、感圧器５０６と弁体５１４との間は切断されている。
一方、図１３は、図１２に比べて感圧器５０６が伸張して、伝達ロッド５２０の先端が、キャップ５１６の端壁部５１７に対し当接した状態を示しており、この状態では、感圧器５０６と弁体５１４との間が伝達ロッド５２０を介して連結されている。このように、クランク圧力Ｐｃが低下して感圧器５０６のキャップ５１６が弁体３１４に向けて変位し、キャップ５１６の端壁部５１７が伝達ロッド５２０の先端に当接すると、伝達ロッド５２０を介して弁体３１４が開弁方向に押圧される。
【０１０３】
伝達ロッド５２０の先端は、感圧器５０６が最も収縮したときでもキャップ５１６の円筒部から抜けることはなく、キャップ５１６の円筒部は、キャップ５１６の端壁部５１７が伝達ロッド５２０の先端に対して接離する際にガイドとして機能する。
なお、感圧器５０６のベース５０８の圧入量は、容量制御弁５００が所望の動作をするように調整される。
【０１０４】
上述した容量制御弁５００にあっては、弁体３１４の小径部３１６が弁孔３０４を閉じた時に、弁孔３０４を閉じるために必要なシール面積Ｓｖは、容量制御弁３００の場合と同じく、弁孔３０４の開口面積と等しい。
ただし、容量制御弁５００では、小径部３１６の端面に伝達ロッド５２０が連なっている。このため、小径部３１６が弁孔３０４を閉じた時に、小径部３１６の端面において吐出圧力Ｐｄが作用する領域を第１受圧面５２２と呼ぶこととすると、第１受圧面５２２は環状である（図１１参照）。そして、第１受圧面５２２の面積は、伝達ロッド５２０の横断面積をＳｒ２とすると、シール面積Ｓｖから伝達ロッド５２０の横断面積Ｓｒ２を差し引いた値（Ｓｖ−Ｓｒ２）となる。
【０１０５】
そして、感圧室５０２内において、キャップ５１６の端壁部５１７から伝達ロッド５２０の先端が離間しているときには、伝達ロッド５２０の先端面に対して、クランク圧力Ｐｃが開弁方向に作用する。
一方、キャップ５１６の端壁部５１７が伝達ロッド５２０の先端に当接しているときには、感圧器５０６の圧縮コイルばね５１２の付勢力ｆｓ３が伝達ロッド５２０を介して弁体３１４に伝達されるが、付勢力ｆｓ３は、クランク圧力Ｐｃによって減殺される。このときの減殺量は、クランク圧力Ｐｃと有効面積Ｓｂとの積で表される。有効面積Ｓｂとは、ベローズ５１４において、クランク圧力Ｐｃが収縮方向に作用する領域の面積である。
【０１０６】
つまり、弁体３１４には、付勢力ｆｓ３に基づく押圧力が伝達ロッド５２０を介して開弁方向に作用するが、この押圧力は、クランク圧力Ｐｃが所定値から低くなるのにつれて大きくなる。
容量制御弁５００における、上述した弁体３１４に作用する力の関係を数式にまとめると以下のようになる。
【０１０７】
【数２】
0005149580.tif 000003
【０１０８】
上記の式（５）は、伝達ロッド５２０の先端が感圧器５０６のキャップ５１６の端壁部５１７から離間しているときの関係を表し、式（６）は、Ｐｃ＝Ｐｓ＋αとして式（５）を変形したものである。そして、式（６）において、Ｆ（Ｉ）＝Ａ・Ｉ（ただしＡは定数である。）とすると、式（７）及び（８）が得られる。
上記の式（９）は、伝達ロッド５２０の先端が感圧器５０６のキャップ５１６の端壁部５１７に対し当接しているときの関係を表す。そして、この容量制御弁５００では、Ｓｂ＝Ｓｒ１−Ｓｖ＋Ｓｒ２となるようにシール面積Ｓｖ、感圧面積Ｓｒ１及び感圧面積Ｓｒ２が設定されるのが好ましく、この場合、式（９）は式（１０）に変形される。
【０１０９】
そして、式（１０）において、Ｆ（Ｉ）＝Ａ・Ｉ（ただしＡは定数である。）とすると、式（１１）及び（１２）が得られる。
式（８）及び式（１２）から、容量制御弁５００を用いた場合も、吐出圧力Ｐｄと、電磁力Ｆ（Ｉ）即ち制御電流Ｉが決まれば、吸入圧力Ｐｓが決まることがわかる。そして、吸入圧力Ｐｓの目標値として目標吸入圧力Ｐｓｓを予め決定し、変動する吐出圧力Ｐｄの情報がわかれば、発生させるべき電磁力Ｆ（Ｉ）つまり制御電流Ｉを演算できる。
【０１１０】
従って、容量制御弁５００を用いた場合でも、容量制御弁３００を用いた場合と同様に、吸入圧力Ｐｓの制御範囲を高低スライド可能であり、また、式（７）から、シール面積Ｓｖと感圧面積Ｓｒ２との差を小さく設定すれば、小さな電磁力Ｆ（Ｉ）で、任意の吐出圧力Ｐｄにおける目標吸入圧力Ｐｓｓの制御範囲を拡大可能である。
ここで、図１４は、容量制御弁５００を用いた場合における、目標吸入圧力Ｐｓｓと、吐出圧力Ｐｄと、制御電流Ｉとの関係を示している。目標吸入圧力Ｐｓｓが低下するに連れて、制御電流Ｉが増加するが、吐出圧力Ｐｄの大きさにかかわらず、目標吸入圧力Ｐｓｓが動作切換点Ｐｓｂよりも低くなると、目標吸入圧力Ｐｓｓの減少量に対する制御電流Ｉの増加量の割合が大きくなる。
【０１１１】
これは、吸入圧力Ｐｓが動作切換点Ｐｓｂ以上であるときには、感圧器５０６と弁体３１４との間が切断されており、弁体３１４に作用する力の関係が式（５）〜（８）で示されるのに対し、吸入圧力Ｐｓが動作切換点Ｐｓｂよりも低くなると、感圧器５０６と弁体３１４との間が連結され、弁体３１４に作用する力の関係が式（９）〜（１２）で示されることに起因している。
【０１１２】
ここで、動作切換点Ｐｓｂは、式（５）と式（９）に基づいて、Ｐｓｂ＝ｆｓ３／Ｓｂで示され、吐出圧力Ｐｄの高低に係わらず一定である。
容量制御システムＢは、容量制御システムＡと同様に、図６のメインルーチン及び図７の吸入圧力制御ルーチンＳ１６を実行する。図１５は、容量制御システムＢが、吸入圧力制御ルーチンＳ１６を実行するときに、目標吸入圧力設定ルーチンＳ１０３に代えて実行する目標吸入圧力設定ルーチンＳ１２０のフローチャートを示している。目標吸入圧力設定ルーチンＳ１２０は、Ｓ２０３とＳ２０４との間に、Ｓ２０６〜Ｓ２０９を更に有する点において、目標吸入圧力設定ルーチンＳ１０３と異なる。
【０１１３】
具体的には、Ｓ２０６では、Ｓ２０３で演算された目標吸入圧力Ｐｓｓが、予め設定されている下限閾値Ｐ１以下であるか否か、又は、予め設定されている上限閾値Ｐ２以上であるか否か比較判定される。Ｓ２０６の判定結果がＹｅｓの場合にはＳ２０４が実行される。
ここで、下限閾値Ｐ１及び上限閾値Ｐ２は、動作切換点Ｐｓｂのばらつきを考慮して設定され、例えば、下限閾値Ｐ１は、容量制御弁５００の動作切換点Ｐｓｂのばらつき範囲の下限値であり、上限閾値Ｐ２は、動作切換点Ｐｓｂのばらつき範囲の上限値である。このため、下限閾値Ｐ１、上限閾値Ｐ２及び動作切換点Ｐｓｂは、Ｐ１＜Ｐｓｂ＜Ｐ２で示される関係を満足する。動作切換点Ｐｓｂのばらつきは、容量制御弁５００の製造上のばらつきにより発生するものである。
【０１１４】
Ｓ２０６の判定結果がＮｏの場合には、Ｓ２０７にて、蒸発器出口空気温度Ｔｅが、蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓよりも高いか否か比較判定される。Ｓ２０７の判定結果がＹｅｓの場合、即ち、蒸発器出口空気温度Ｔｅが蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓよりも高い場合、Ｓ２０８にて、下限閾値Ｐ１が目標吸入圧力Ｐｓｓとして設定される。一方、Ｓ２０７の判定結果がＮｏの場合、Ｓ２０９にて、上限閾値Ｐ２が目標吸入圧力Ｐｓｓとして設定される。
【０１１５】
これにより、Ｓ２０４において下限値ＰｓＬと比較される目標吸入圧力Ｐｓｓは、下限閾値Ｐ１以下若しくは上限閾値Ｐ２以上となり、Ｐ１＜Ｐｓｓ＜Ｐ２の範囲には、目標吸入圧力Ｐｓｓは設定されない。
これは、感圧器５０６の動作切換点Ｐｓｂのばらつきにより、Ｐ１＜Ｐｓｓ＜Ｐ２の範囲では、容量制御弁５００によって、感圧器５０６が弁体３１４に連結されている状態と、非連結である状態とが有り得るため、目標吸入圧力Ｐｓｓを決定したとしても、制御電流Ｉを一義的に決定不可能であることによる。
【０１１６】
そこで、この目標吸入圧力設定ルーチンＳ１３０では、Ｓ２０３で演算された目標吸入圧力ＰｓｓがＰ１＜Ｐｓｓ＜Ｐ２の範囲にある場合、蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓが現実の蒸発器出口空気温度Ｔｅよりも低いときには、吐出容量を増大する必要があると判断して、目標吸入圧力Ｐｓｓを下限閾値Ｐ１に設定する。一方、蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓが現実の蒸発器出口空気温度Ｔｅ以上であるときには、吐出容量を減少させる必要があると判断して、目標吸入圧力Ｐｓｓを上限閾値Ｐ２に設定する。
【０１１７】
これにより、目標吸入圧力ＰｓｓがＰ１＜Ｐｓｓ＜Ｐ２の範囲に設定されることを回避し、Ｐｓｓ≦Ｐ１の範囲に設定されれば、感圧器５０６と弁体３１４とが確実に連結されているものとして、或いは、Ｐ２≦Ｐｓｓの範囲に設定されれば、感圧器５０６と弁体３１４とが確実に非連結であるとして、目標吸入圧力Ｐｓｓに基づいて制御電流Ｉが一義的に決定される。
【０１１８】
図１６は、上述の目標吸入圧力設定ルーチンＳ１３０を受けて、容量制御システムＢが実行する制御電流演算ルーチンＳ１３０のフローチャートを示しており、制御電流演算ルーチンＳ１３０は、吸入圧力制御ルーチンＳ１６の制御電流演算ステップＳ１０４に代えて実行される。
制御電流演算ルーチンＳ１３０では、まず、目標吸入圧力Ｐｓｓが、下限閾値Ｐ１以下であるか否か比較判定される（Ｓ２６０）。Ｓ２６０の判定結果がＮｏの場合、制御電流Iが所定の演算式に基づいて演算される（Ｓ２６１）。Ｓ２６１で用いられる演算式は、前述の式（８）に相当し、Ｓ２６１では、弁体３１４と感圧器５０６とが切り離されている状態であることを前提として、制御電流Ｉが演算される。
【０１１９】
一方、Ｓ２６０の判定結果がＹｅｓの場合、Ｓ２６１とは異なる演算式に基づいて制御電流Ｉが演算される（Ｓ２６２）。Ｓ２６２で用いられる演算式は、前述の式（１２）に相当し、Ｓ２６２では、弁体３１４と感圧器５０６とが連結されている状態であることを前提として、制御電流Ｉが演算される。
かくして、容量制御システムＢにおいては、容量制御弁５００の吸入圧力制御特性が、目標吸入圧力Ｐｓｓが下限閾値Ｐ１以下であるか上限閾値Ｐ２以上であるかに応じて変更され、目標吸入圧力Ｐｓｓの設定を通じて選択された吸入圧力制御特性に応じて制御電流Ｉが演算される。
【０１２０】
なお、Ｓ２０２において偏差ΔＴがゼロに近付き、目標吸入圧力Ｐｓｓが下限閾値Ｐ１と上限閾値Ｐ２に交互に繰り返し設定されるような場合には、蒸発器目標出口空気温度設定手段４０１で設定された蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓを変更するような指令信号を、容量制御システムＢの制御装置４００Ｂを構成するＥＣＵからエアコン用ＥＣＵに出力させてもよい。これにより、目標吸入圧力Ｐｓｓが、Ｐ１＜Ｐｓｓ＜Ｐ２の範囲外で収束するようになり、蒸発器出口空気温度Ｔｅの変動が抑制される。
【０１２１】
上述した可変容量制御システムＢのための容量制御弁５００においても、弁体３１４の第２受圧面３５６の面積（感圧面積Ｓｒ１）をシール面積Ｓｖ若しくは第１受圧面５２２の面積よりも大きくすることにより、弁体３１４に対して作用する吸入圧力Ｐｓに基づく荷重が増大する。このため、この容量制御弁５００を用いた容量制御システムＢにあっては、吸入圧力Ｐｓの変化に対する弁体３１４の応答性が向上し、吸入圧力Ｐｓの制御安定性が向上する。
【０１２２】
また、容量制御弁５００にあっては、弁体３１４と感圧器５０６とが連結されている間、感圧器５０６を介して弁体３１４にクランク圧力Ｐｃが作用することとなるけれども、これは、Ｐｃ＝Ｐｓ＋αの関係を考慮すれば、感圧器５０６を介して弁体３１４に吸入圧力Ｐｓが作用しているとも考えられる。
このような考えによれば、容量制御弁５００にあっては、感圧器５０６の有効面積Ｓｂだけ、弁体３１４に対して吸入圧力Ｐｓが閉弁方向に作用する面積が増大しているといえる。そして、これにより、容量制御弁５００にあっては、吸入圧力Ｐｓの変化に対する弁体３１４の応答性が向上し、吸入圧力Ｐｓの制御安定性が向上している。
【０１２３】
上述した容量制御弁５００では、感圧器５０６の変位部、即ちキャップ５１６の端壁部５１７と、弁体３１４とが、これらの間の距離に対応して、伝達部材としての伝達ロッド５２０を介して断続的に連結される。弁体３１４の動作特性は、弁体３１４が感圧器５０６のキャップ５１６の端壁部５１７と連結されているときと、切断されているときとでは異なる。かかる容量制御弁５００を用いた容量制御システムＢでは、弁体３１４の動作特性の相違を利用することによって、吐出容量の制御特性が切り換えられる。
【０１２４】
具体的には、容量制御弁５００の場合、式（７）と式（１１）とを比較すると、式（１１）におけるＩの係数（−Ａ／Ｓｒ１）及びＰｄの係数（（Ｓｖ−Ｓｒ２）／Ｓｒ１）の絶対値が、式（７）におけるＩの係数（−Ａ／（Ｓｖ−Ｓｒ２））及びＰｄの係数（＝１）の絶対値よりもそれぞれ小さい。なぜならば、Ｓｒ２＜Ｓｖ＜Ｓｒ１の関係が成立しているからである。
【０１２５】
この場合、図１４に示したように、弁体３１４と感圧器５０６とが連結されることにより、非連結のときに比べて、制御電流Ｉ又は吐出圧力Ｐｄの変化量に対する目標吸入圧力Ｐｓｓの変化量の割合が格段に小さくなり、吸入圧力Ｐｓの制御精度が高くなる。
上述した容量制御弁５００では、感圧器５０６において、クランク圧力Ｐｃが収縮方向に作用する有効面積Ｓｂは、特に限定されないけれども、弁体３１４に対してクランク圧力Ｐｃが全体として作用しないように、有効面積Ｓｂを調整することが好ましい。具体的には、前述したようにＳｂ＝Ｓｒ１−Ｓｖ＋Ｓｒ２となるようにシール面積Ｓｖ、感圧面積Ｓｒ１及び感圧面積Ｓｒ２を設定すれば、これにより弁体３１４の動作特性に与えるクランク圧力Ｐｃの影響が排除されて、弁体３１４の動作特性が吸入圧力Ｐｓ、吐出圧力Ｐｄ及び電磁力Ｆ（Ｉ）に基づいてほぼ決定され、吸入圧力制御の安定性が更に向上するからである。
【０１２６】
また、閉弁方向にクランク圧力Ｐｃが全体として作用するように感圧器５０６の有効面積Ｓｂを調整してもよい。具体的には、Ｓｂ＞Ｓｒ１−Ｓｖ＋Ｓｒ２となるようにシール面積Ｓｖ、感圧面積Ｓｒ１及び感圧面積Ｓｒ２を設定してもよい。この場合、弁体３１４が開弁方向に過度に移動することが防止され、弁体３１４の動作特性が安定する。これによっても、吸入圧力制御の安定性が更に向上する。
【０１２７】
上述した容量制御弁５００では、感圧器５０６と弁体３１４との間が、伝達ロッド５２０によって断続可能であったけれども、感圧器５０６と弁体３１４との間を断続する伝達部材は特には限定されない。ただし、伝達部材として伝達ロッド５２０を用いることにより、簡単な構成にて、感圧器５０６と弁体３１４との間が断続される。
上述した可変容量圧縮機１００のための容量制御弁５００では、弁体３１４の軸線方向に相互に離間した弁室３１２及び挿通孔５１８の壁面によって、弁体３１４の大径部３１８及び伝達ロッド５２０をそれぞれ支持することによって、弁体３１４が安定に支持される。
【０１２８】
そして、可変容量圧縮機１００の容量制御弁５００では、弁体３１４及び伝達ロッド５２０が弁室３１２及び挿通孔５１８の壁面に対して傾いたときに、弁体３１４及び伝達ロッド５２０と弁室３１２及び挿通孔５１８の壁面とがそれぞれ１箇所で当接する２点支持構造としているため、弁体３１４に対して横力が作用してもかじりが防止され、弁体３１４の円滑な移動が確保される。
【０１２９】
上述した可変容量圧縮機１００のための容量制御システムＢでは、弁体３１４と感圧器５０６のキャップ５１６の端壁部５１７との間の断続に対応して、式（８）又は式（１２）に基づいて制御電流Ｉが演算される。この結果として、この容量制御システムＢによれば、弁体３１４とキャップ５１６の端壁部５１７との間が断続的に連結されても、容量制御弁５００に適切な制御電流Ｉが供給され、吸入圧力Ｐｓを目標吸入圧力Ｐｓｓに確実に近付けられる。
【０１３０】
上述した可変容量圧縮機１００のための容量制御システムＢでは、動作切換点Ｐｓｂ、すなわち、感圧器５０６における圧縮コイルばね５１２の付勢力ｆｓ３に対する感圧器５０６の有効面積Ｓｂの比率ｆｓ３／Ｓｂに基づいて、容量制御弁５００による容量制御特性が確実に切り換えられる。
本発明は、上述した第１実施形態及び第２実施形態以外にも種々の変形が可能である。
【０１３１】
第１施形態の容量制御システムＡにおいては、容量制御弁３００のために感圧器は不要である。ただし、弁体３１４に対し、吐出圧力Ｐｄ、吸入圧力Ｐｓ又は電磁力Ｆ（Ｉ）を作用させるために、ベローズやダイアフラムを用いてもよい。
例えば、一端が開口し、他端が閉塞した小型のベローズを用いた場合、ベローズの閉塞端を、弁孔３０４とは反対側の弁体３１４の一端に固定する。ソレノイドロッド３４６の先端側の部分は、ベローズの開口端を通じてベローズの内側に挿入され、ソレノイドロッド３４６の先端をベローズの閉塞端の内面に連結する。これにより、ソレノイドロッド３４６が弁体３１４を電磁力Ｆ（Ｉ）にて付勢可能にする。そして、ベローズの内側の圧力は吸入圧力Ｐｓに等しくなるようにし、弁体３１４に吸入圧力Ｐｓを作用させる。
【０１３２】
第２実施形態に係る容量制御弁５００では、感圧室５０２とクランク室１０５との間を内部流路５０５を通じて連通させたけれども、感圧室５０２に開口するポートをバルブハウジング３０２に形成し、当該ポートを通じて感圧室５０２とクランク室１０５との間を連通させてもよい。
第１及び第２実施形態の容量制御システムＡ，Ｂが適用された圧縮機１００は、クラッチレス圧縮機であったが、容量制御システムＡ，Ｂは、電磁クラッチを装着した圧縮機にも適用可能である。圧縮機１００は斜板式の往復動圧縮機であったけれども、揺動板式の往復動圧縮機であってもよい。揺動板式の圧縮機は、揺動板を揺動させるための要素を有し、斜板１０７及びこの要素をまとめて斜板要素という。圧縮機１００は、電動モータで駆動されるものであってもよい。
【０１３３】
第１及び第２実施形態の容量制御システムＡ，Ｂが適用された圧縮機１００では、抽気通路１６２の流量を規制してクランク圧力Ｐｃを昇圧するために、抽気通路１６２に絞り要素として固定オリフィス１０３ｃを配置したが、絞り要素として、流量可変の絞りを用いてもよく、また、弁を配置して弁開度を調整してもよい。
第１及び第２実施形態の容量制御システムＡ，Ｂが適用される冷凍サイクル１０では、冷媒はＲ１３４ａや二酸化炭素に限定されず、その他の新冷媒を使用してもよい。つまり、容量制御システムＡ，Ｂは、従来の空調システムのみならず新規な空調システムにも適用可能である。
【０１３４】
第１及び第２実施形態の容量制御システムＡ，Ｂは、外部情報検知手段として、蒸発器目標出口空気温度設定手段４０１と蒸発器温度センサ４０２とを有し、蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓと蒸発器出口空気温度Ｔｅに基づいて目標吸入圧力Ｐｓｓを演算したけれども、目標吸入圧力Ｐｓｓを演算するための外部情報検知手段はこれに限定されない。
すなわち、以下に示す熱負荷に関する情報、圧縮機の運転状態に関する情報、及び、車両の運転状態に関する情報のうちから選択された１つ若しくは複数の情報を外部情報検知手段によって検知し、当該外部情報に基づいて、目標吸入圧力Ｐｓｓを設定してもよい。
＜熱負荷＞
外気温度、外気湿度、日射量、空調システム各種設定（蒸発器ファンの送風量、内外気切換ドア位置、車内温度設定、吹き出し口位置、エアミックスドア位置）、車室内温度、車室内湿度、空気回路における蒸発器１８の入口での空気の温度及び湿度等。
＜圧縮機及び車両の運転状態＞
エンジン回転数、圧縮機回転数、車速、アクセル開度（スロットル開度）、ギアシフト位置、ブレーキ踏み込み量、ラジエータ冷却水温度、エンジンオイル温度、圧縮機１００の吐出圧力Ｐｄ、圧縮機１００の各部温度、圧縮機１００の振動、圧縮機１００の目標トルク等。
【０１３５】
具体的には、例えば、蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓと熱負荷に基づいて、目標吸入圧力Ｐｓｓを設定してもよい。あるいは、吐出圧力Ｐｄ又は圧縮機１００のトルクが目標値に近付くように、目標吸入圧力Ｐｓｓを設定してもよい。
更に、圧縮機１００及び車両の運転状態に関する外部情報に基づいて目標吸入圧力Ｐｓｓを設定し、圧縮機１００の機械的負荷を調整しても良い。
【０１３６】
第１及び第２実施形態の容量制御システムＡ，Ｂでは、時間ｔ１ごとに目標吸入圧力Ｐｓｓを更新することとし、時間ｔ１を５秒に設定したけれども、１秒＜ｔ１＜１０秒の範囲を目安として時間ｔ１を設定することができる。
第１及び第２実施形態の容量制御システムＡ，Ｂでは、制御電流Ｉを更新（演算）する時間をｔ２とすれば、０．１秒＜ｔ２＜１秒の範囲を目安として時間ｔ２を設定することができる。
【０１３７】
第１及び第２実施形態の容量制御システムＡ，ＢのＳ２０３では、設定された目標に対して現在値が近付くように目標吸入圧力Ｐｓｓを設定するものであれば、どのような演算式を用いてもよい。
第１及び第２実施形態の容量制御システムＡ，Ｂでは、Ｆ（Ｉ）＝Ａ・Ｉとしたけれども、Ｆ（Ｉ）＝ａ１・Ｉ＋ａ２としてもよく、非線形としても良い。
【０１３８】
第２実施形態に係る容量制御弁５００では、感圧器５０６が真空の領域とクランク圧力Ｐｃの領域とを区画する部材としてベローズ５１４を有していたけれども、ベローズ５１４の代わりにダイアフラムを用いても良い。
最後に、第１及び第２実施形態の容量制御システムＡ，Ｂは、車両用空調システム以外の空調システムにも適用可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】第１実施形態に係る容量制御システムを適用した車両用空調システムの冷凍サイクルの概略構成を可変容量縮機の縦断面とともに示す図である。
【図２】図１の圧縮機における容量制御弁の接続状態を説明するための図である。
【図３】図１の容量制御弁における制御電流Ｉと目標吸入圧力Ｐｓｓと吐出圧力Ｐｄとの関係を示すグラフである。
【図４】図１の容量制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図５】図４の容量制御システムにおける、ソレノイド駆動手段の概略構成を説明するためのブロック図である。
【図６】図４の容量制御システムが実行するメインルーチンを示す制御フローチャートである。
【図７】図６のメインルーチンに含まれる吸入圧力制御ルーチンの制御フローチャートである。
【図８】図６のメインルーチンに含まれる目標吸入圧力設定ルーチンの制御フローチャートである。
【図９】図６のメインルーチンに含まれる制御電流上限値減少ルーチンの制御フローチャートである。
【図１０】図６のメインルーチンに含まれる制御電流上限値増大ルーチンの制御フローチャートである。
【図１１】図１の圧縮機における、第２実施形態に係る容量制御弁の接続状態を説明するための図である。
【図１２】図１１の容量制御弁において、弁体と感圧器とが切り離されている状態にあるときの感圧室近傍を拡大して示した図である。
【図１３】図１１の容量制御弁において、弁体と感圧器とが連結されている状態にあるときの感圧室近傍を拡大して示した図である。
【図１４】図１１の容量制御弁における制御電流Ｉと目標吸入圧力Ｐｓｓと吐出圧力Ｐｄとの関係を示すグラフである。
【図１５】第２実施形態に係る容量制御システムが実行する目標吸入圧力設定ルーチンの制御フローチャートである。
【図１６】第２実施形態に係る容量制御システムが実行する制御電流演算ルーチンの制御フローチャートである。
【符号の説明】
【０１４０】
１４０    吸入室
１４２    吐出室
３０２    バルブハウジング
３１４    弁体
３３６    ソレノイド
３５４    第１受圧面
３５６    第２受圧面
【図１】
0005149580.tif 000004
【図２】
0005149580.tif 000005
【図３】
0005149580.tif 000006
【図４】
0005149580.tif 000007
【図５】
0005149580.tif 000008
【図６】
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【図７】
0005149580.tif 000010
【図８】
0005149580.tif 000011
【図９】
0005149580.tif 000012
【図１０】
0005149580.tif 000013
【図１１】
0005149580.tif 000014
【図１２】
0005149580.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
0005149580.tif 000017
【図１５】
0005149580.tif 000018
【図１６】
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